JPS608643B2 - サーキユレータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は集中定数形サーキュレータ、さらに詳しくいえ
ば接合部の構造に改良を施した集中定数形サ−キュレー
タ関する。

まず従来の集中定数形サーキュレータの構造を説明し、
問題点を指摘する。

第１図は従来の集中定数形サーキュレータの構造を示す
斜視図である。

円板上のフェライト１の面上に３組の端子２が被着され
ており、各端子はそれぞれ１２０ｏの角度をもって交叉
する平行線路３を介して導体４に接続されている。

そして導体４はフェライト側面の導体を通してフェライ
ト裏面に配置されている円形導体５に接続されている。
裏面円形導体５と地導体６の間には誘電体７が挿入され
ている。３組の平行線路３は、フェライト表面中心付近
で互いに１２０ｏの角度で交叉するため、それぞれの平
行線路が他の線路と４ケ所で交叉する。

すなわち４ケのブリッジ構造を有している。このブリッ
ジ構造を得ることははなはだ困難である。特に広帯域化
するためにさらに磁性円板を重ねて接合する場合、線路
の部分的な高さの違いが工事を非常に困難にしている。

そのため製造工程でワイヤボンディングあるいはエッチ
ング技術等を多用しなければならず製造が困難でコスト
の増大の原因となっている。ブリッジ構造部分は機械的
な強度が弱いので製造過程において取扱に細心の注意を
払わないと構造を変形させてしまうなどの問題があった
。

第２図ａは第１図に示したサーキュレータの等価回路で
ある。これを△−Ｙ変換を行うと第２図ｂに示す等価回
路が得られる。

この等価回路を基にした集中定数形サーキュレータの構
造を第３図に示す。このサーキュレータはｌＥＥＥｔｒ
ａｎｓ．ｏｎＭＴＴ（１９７４年５月第２２巻）の５４
４〜５４８頁に詳しく述べられている。このサーキュレ
ータでは各端子９はリング導体１０１こそれぞれ１２０
ｏの角度をもって接続されている。また各端子９はフェ
ライト８の側面に彼着された導体を介してフェライト８
の裏面の導体１１に接続されている。フェライト裏面導
体１１と地導体１２の間には誘導体１３、導体板１４お
よび譲電体１５が挿入されている。この構造のサーキュ
レータの利点はブリッジ構造を必要としないため製造が
容易であり導体も構造的に丈夫なことである。したがっ
て製造過程における取扱も容易となる。しかし第３図の
ような導体の構造ではフェライト内に効率的に円偏波を
発生させることができない。すなわち非可逆充てん率が
４・さいためＱＬが小さくならず広帯域のサーキュレ−
夕を得ることができないという欠点がある。第４図は第
３図に示したサーキュレータの動作を説明するための説
明図である。

任意の端子に電圧を加え他の２端子を接地した時電流ｉ
，，ｉ２が流れるとこれによって生じる磁力線は図中点
線の示すようになる。３つの端子をそれぞれ１２びづつ
位相の異なる等振幅の電圧で励振を行なうと、第４図か
ら維定されるようにフェライト内の磁界はリング中央付
近で円偏波となるが、リング導体の近傍においてはほと
んど直線偏波となる。

一方磁界ェネルギを考えるとェネルギはリング導体の近
傍に集中し円偏波の発生するりング中央付近においては
ェネルギ密度が低くなっているため円偏波磁界ェネルギ
の割合が小さくなる。これはリングの大きさが異なる程
度顕著になるので集中定数化による小形化の利点が大き
いＬバンド以下において不利となる。本発明の目的は、
簡単な電極構造で非可逆充てん率を上げることが可能で
あり、ＱＬを下げ広帯域で動作できるサーキュレータを
提供することにある。

前記目的を達成するために本発明によるサーキュレータ
、磁気的にバイアスされるべき磁性材料基板と、前記基
板の表面または一対の前記基板によって挟持されて配置
される同一平面板状の接合部導体からなるサーキュレー
タにおいて、前記接合部導体は正三角形の頂点相互を結
ぶ直線状導体線路と、前記正三角形内部に設けられ前記
直線状導体線路に接続された回転対称な網目状の直線状
導体線路と、前記正三角形の各頂点を基部とする端子部
とから構成されている。

上記構成によれば製造が容易になるだけでなく性能を著
るしく向上させることができ、本発明の目的を完全に達
成することができる。

第５は本発明によるサーキュレータの実施例を示す斜視
図である。

３個の端子部１６は円板状のフェライト１７に被着され
る三角形の網目をもつ網目状部１８と一体に設けられて
おり平面板状の接合部導体を形成している。

各端子部１６は、コンデンサ１９を介して円板状のフェ
ライト１７の対向する面に設けられている導体２０‘こ
それぞれ接続されている。

導体２川ま誘電体２１を挟んで地導体２２と対向させら
れてる。

この等価回路は先に第２図ｂに示した等価回路と同一と
なり、第３図に示したサーキュレータと同様に動作する
ことがわかる。次に接合部導体について詳しく説明する
。第５図ｂは同図ａに示したサーキュレータの接合部導
体のみを取り出して示した平面図である。

各様子部１６は正三角形の頂点部Ａ，Ｂ，Ｃをそれぞれ
基部としており、正三角形の各辺と、各辺の中点を結ぶ
線路が、網目状部１８を形成している。この例ではそれ
等線路により、４個の正三角形の網目が形成されている
。網目状部の線路にコンデンサを直列に装荷して各端子
間を直流的に絶縁したり、回転励振アドミッタンスを補
正することができる。

ただしこの場合コンデンサを対称に挿入する必要がある
。

第５図Ｍこィンタデジタルキャパシタとしてコンデンサ
を挿入する例を片を拡大して示してある。なお図示の位
置に挿入すると各片２ケ宛都合６ケ所コンデンサを挿す
ることになる。インタデジタルキヤパシタとしてコンデ
ンサを挿術すると接続部導体の平面性を損なわないとい
う利点がある。第５図ａに示した実施例ではこの接合部
導体をフェライト１７に被着したマイクロストリップラ
ィン構造となっているが、本構造の接合部導体をフェラ
イトで挟んでストリップライン構造とすることもできる
。

次にこのサーキュレータの動作第６図を参照して説明す
る。

図示のように任意の端子に電圧Ｖｏを印加し他の二端子
を接地するそ電流はｉ３，ｉ４，ｉ５のように流れ、こ
の時発生する磁力線は破線で示すようになる。３端子に
それぞれ１２ぴづつ位相の異なった等振幅の電圧を印加
したときの磁界、第６図を参照することによって容易に
推測できる。

正三角形の内部のフェライト内に円偏波磁界が有効に発
生する。

特に円偏波が最も有効に発生するのは内側の三角形の内
部であるが、前述したりング状導体のときと異りこの近
傍の磁界ェネルギ密度はそれ程小さくない。これは内側
の三角形の２辺に流れる電流ｉ５によって発生する磁界
のためである。すなわち円偏波磁界が有効に発生する近
傍に電流ｉ５を流すことによりこの近傍の磁界ェネルギ
密度が高められる。これにより、リング状導体に比較し
て円偏波磁界の発生する部分の体積が大きく、またェネ
ルギ密度も高くなる。従って全磁界ェネルギに対する円
偏波磁界ェネルギの割合が大きくなる。

次に接合部導体の種々の変形例について説明する。

第５図ｂに示した接合部導体は、正三角形の頂点相互を
結ぶ直線状導体線路および前記正三角形の各辺のｎ等分
点相互を結ぶ線分のうち前記正三角形の各辺に平行な総
ての線分に対応する直線状導体線路からなる網目状部と
、前記正三角形の各頂点を基部とする端子部からなる接
合部導体のｎ＝２の場合に対応する。

第７図ａにｎ＝３の例を示してある。第７図ｂは、正三
角形の各辺およびその量○と各頂点を結ぶ線分に対応す
る直線状導体線路からなる網目状部と、前記正三角形の
頂点部を基部とする端子部からなる接合部導体を示して
いる。

第７図ｃは正三角形の各辺およびその中点と対角を結ぶ
線分に対応する直線状導体線路からなる網目状部と、前
記三角形の各項点を基部とする端子部からなる接合部導
体を示している。第７図ｄは正三角形の各辺およびその
中点と重心を結ぶ線分に対応する直線状導体線路からな
る網目状部と、正三角形の頂点を基部とする端子部から
なる俵合部導体を示している。

第７図ｂ，ｃ，ｄに示した各接合部導体の動作原理は以
下のとおりである。

各導体の３端子を回転励振モードで励振すると、正三角
形の各辺に流れる電流によって生じる偏波磁界の瞬時ベ
クトル方向と正三角形内部にある直線状導体に流れる電
流によって生じる円偏波磁界の瞬時ベクトル方向が一致
するため互いに強めあうことにより円偏波磁界を有効に
発生させることができる。

また、網目状部導体の各線路の幅を適当に変えることに
より各線路に流れる電流の分流比を変えることができ最
も有効に円偏波磁界を発生させることができる。

第８図は本発明によるサーキュレータのさらに他の実施
例を示す斜視図である。

第５図ａに示したサーキュレータの部分と対応する部分
は同一の数字を付してある。

この実施例は接合部導体を回転励振モードで励振したと
き、接合部導体の零電位となる点（第８図Ｄ点）を接地
してある。

接合部導体の端子１６はそれぞれコンデンサ１９を介し
て導体２川こ接続されている。フェライト１７の中心に
は前記Ｄ点に対応して貫通孔が設けられており接合部導
体はその孔を利用して地導体２川こ接続されている。第
９図に第８図に示したサーキュレータの等価回路を示し
てある。回転励振に対するフェライト内の磁界は先に説
明した接地を行なわないサーキュレータと全く同じであ
り、同様に非可逆充てん率を大きくすることができ広帯
域で作動させることができる。以上説明したように本発
明による直流磁場により磁気的にバイアスれる磁性材料
からなる基板とその基板の表面上あるいは２枚の基板に
挟まれて設けられている少なくとも３ケの端子と少なく
とも３ケの網目をもちかつ同一平面上に構成された接合
部導体を有するサーキュレータでは網目の形、大きさ、
位置、数および線路の幅等を適当に選ぶことにより電流
の位相、大きさおよび方向を制御することができるので
各端子を回転励振モードで励振したとき円偏波磁界を前
記基板内に有効に発生させることができる。

従って非可逆充てん率を大きくすることができ、その結
果Ｑしを低くでき帯城幅の広いサーキュレータが実現で
きる。さらに網目状部導体において網目を構成する導体
線路にキャパシタを直列に装荷することにより各端子間
を直流的に絶縁したり、また同相励振固有アドミッタン
スに影響を与えることなく回転励振アドミッタンスを補
正することができる。さらにキヤパシタをインタデイジ
タルキヤパシ外こすることにより内導体と同一平面上に
キヤパシタを設けることができるのでストリップライン
形の接合部を構成することが可能となり、マイクロスト
リップライン形の接合部よりも非可逆充てん率を高くす
ることができる。

本発明によるサーキュレータの前記接合部導体は平面状
であるから、第１図に示したブリッジを有する構造に比
較して、箸るしく製造が容易であり、しかも前述のよう
に非可逆充てん率が大きくすることがでぎ性能を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の集中定数サーキュレ−夕の構造を説明す
るための斜視図、第２図ａは第１図に示したサーキュレ
ータの等価回路、第２図ｂは第２図ａに示した回路を△
−Ｙ変換した回路図、第３図は従来の他の集中定数サー
キュレー夕を説明するための斜視図、第４図は第３図に
示したサーキュレータの動作を説明するための説明図、
第５図ａは本発明によるサーキュレータの第１の実施例
を説明するための斜視図、同図ｂは第５図ａに示したサ
ーキュレータ接合部導体を取り出して示した平面図、第
６図は第５図ａに示したサーキュレータの動作を説明す
るための説明図、第７図ａ，ｂ，ｃはサーキュレー夕接
合部導体の変形例を示す平面図、第８図は本発明による
サーキュレータのさらに他の実施例を説明するための斜
視図、第９図は第８図に示したサーキュレー夕の等価回
路である。 １…フェライト、２…端子、３・・・平行線路、４…導
体、５・・・裏面導体、６・・・地導体、７・・・誘電
体、８…フェライト、９…端子、１０…リング状導体、
１１…裏面導体、１２・・・地導体、１３，１５・・・
譲露体、１４・・・導体板、１６・・・接合部導体端子
部、１７・・４フェラィト、１８・・・接合部導体網目
状部、１９…コンデンサ、２０…導体（地導体）。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 磁気的にバイアスされるべき磁性材料基板と、前記
   基板の表面または一対の前記基板によって挟持されて配
   置される同一平面状の接合部導体からなるサーキユレー
   タにおいて、前記接合部導体は正正三角形の頂点相互を
   結び直線状導体線路と、前記三角形内部に設けられ前記
   直線状導体線路に接続された回転対称な網目状の直線状
   導体線路と、前記正三角形の各頂点を基部とする端子部
   とから構成されていることを特徴とするサーキユレータ
   。 ２ 前記網目状の直線状導体線路が、前記正三角形の各
   辺のｎ等分点相互を結ぶ線分のうち前記正三角形の各辺
   に平行な総ての線分に対応する直線状導体線路からなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のサーキユ
   レータ。 ３ 前記網目状の直線状導体線路が、前記正三角形の重
   心と各頂点を結ぶ線分に対応する直線状導体線路からな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のサーキ
   ユレータ。 ４ 前記網目状の直線状導体線路が、前記正三角形の各
   辺の中点とその対角を結ぶ線分に対応する直線状導体線
   路からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のサーキユレータ。 ５ 前記網目状の直線状導体線路が、前記正三角形の角
   辺の中点とその重心を結ぶ線分に対応する直線状導体線
   路からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のサーキユレータ。